JP2018078747A - 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム - Google Patents

工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム Download PDF

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Abstract

【課題】工作機械の負荷側のイナーシャに応じて、容易にサーボモータのパラメータ調整が可能なパラメータ調整システムの提供を目的とする。【解決手段】工作機械の駆動系に使用されるサーボモータの制御装置におけるパラメータの調整システムであって、トルク制限の下にサーボモータに一定の速度指令を与え、加速度を算出するステップと、前記サーボモータのトルクと、前記算出した加速度から負荷側のイナーシャを算出するステップと、前記算出したイナーシャから所定のサーボパラメータを算出し、当該サーボパラメータの調整手段を有することを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械の駆動部に用いられているサーボモータの制御装置に関し、特に駆動部の負荷状態に合せて調整できるサーボモータの制御系のパラメータ調整システムに係る。
旋盤等の工作機械においては、ワークをチャックし、回転制御される主軸等の駆動系にサーボモータが使用されている。
サーボモータの制御方法としては、コントローラ，ドライバ等から送られる回転位置指令と、サーボモータから検出される回転位置情報との誤差が極めて小さくなるように、サーボモータに駆動指令を送る位置閉ループ制御系と、回転位置情報を微分して求められる回転速度情報と、コントローラ，ドライバ等から送られる回転速度指令との誤差が極めて小さくなるように、サーボモータに駆動指令を送る速度閉ループ制御系等が採用されている。
これらの制御系においては、ゲイン調整等の制御系パラメータを負荷条件に応じて調整する必要がある。
しかし、各種パラメータの調整には、専門的知識や熟練が必要であり、このパラメータの調整が不充分であると振動が発生したり、加工面にビビリ等が発生してしまう。
特に旋盤等においては、ワークの形状や大きさ等に合せて主軸のチャック交換が必要であり、これにより負荷側のイナーシャが大きく変化し、簡単なサーボモータのパラメータの調整方法が要求されていた。
特許文献１には、サーボモータの制御パラメータ調整装置及び調整方法を開示するが、同公報に係る発明は１つの制御パラメータにて調整可能にすることを目的としているが、負荷側のイナーシャが大きく変化すると、対応できないものである。
特開平６−３１９２８４号公報
本発明は、工作機械の負荷側のイナーシャに応じて、容易にサーボモータのパラメータ調整が可能なパラメータ調整システムの提供を目的とする。
本発明は、工作機械の駆動系に使用されるサーボモータの制御装置におけるパラメータの調整システムであって、トルク制限の下にサーボモータに一定の速度指令を与え、加速度を算出するステップと、前記サーボモータのトルクと、前記算出した加速度から負荷側のイナーシャを算出するステップと、前記算出したイナーシャから所定のサーボパラメータを算出し、当該サーボパラメータの調整手段を有することを特徴とする。
本発明にてサーボモータとは、サーボ機構を備えたモータをいい、用途には制限がない。
例えば、工作機械の主軸モータ，スピンドルモータ等が例として挙げられる。
本発明において、サーボパラメータの調整手段は、前記にて算出されたサーボパラメータを基準負荷時における基本パラメータと比較するものであるのが好ましい。
ここで基準負荷時とは、負荷側のイナーシャが基準状態にあることをいい、例えば旋盤にて説明すると、主軸にチャック及びワークが取り付けられていない状態、あるいは主軸に標準チャックのみを取り付けた状態等をいう。
また、基本パラメータに対して、実機に取り付けたチャックやワークに基づいて算出されたサーボパラメータを用いた調整方法としては、例えば上記２つの比＝（サーボパラメータ／基本パラメータ）の値を用いることができる。
本発明に係るサーボモータのパラメータ調整システムにあっては、複雑な測定機を用いなくても実機にて、実際の負荷側のイナーシャに基づいてパラメータの調整が可能であり、工作機械のユーザーサイドでの対応あるいは実機での自動調整が可能となる。
本発明に係るパラメータ調整システムのフローチャート例を示す。
本発明に係るサーボモータのパラメータの調整システムのフローチャート例を図１に示す。
オペレータが旋盤，複合機等の主軸チャック等を交換した場合には、操作盤等に設けてあるパラメータ調整指令ボタンを押す（ステップＳ１）。
トルクが任意の値を越えないようにモータトルク制御手段により、モータトルクに制限がかかり（ステップＳ２）、モータに一定の速度指令がでる。
これにより、交換したチャックやワークの負荷の下にモータが回転加速し（ステップＳ３）、加速度算出手段にて加速度が算出される（ステップＳ４）。
これにより、上記のモータトルク情報と、加速度の算出値からイナーシャの演算手段により、負荷側のイナーシャが算出される（ステップＳ５）。
また、同時にモータトルク制限手段のトルク制限が解除される（ステップＳ６）。
サーボモータ側のイナーシャ及び主軸にチャック及びワークを取り付けていない状態の負荷側の基準イナーシャは、予め記憶手段にて記憶されている。
なお、この基準イナーシャは、標準チャックを取り付けた場合の値等を用いてもよい。
これらの情報に基づいて、速度ループ比例ゲイン（サーボゲインパラメータ）Ｐ１を求める演算式を下記に示す。
Ｐ１＝Ｐ０＋Ｐ０×Ｉ１／Ｉ０×（Ｍ＋Ｓ＋Ｘ）

ここで、各因子は、下記の通りである。
Ｐ０：基準負荷時（基準イナーシャ）のサーボゲイン基本パラメータ
Ｉ０：基準イナーシャ
Ｉ１：測定時のイナーシャ
Ｍ：モータに依存する係数
Ｓ：主軸径に依存する係数
Ｘ：その他機械系に関する係数
このように、パラメータ演算手段にて算出されたサーボゲインパラメータＰ１と、サーボゲイン基本パラメータＰ０の比Ｐ１／Ｐ０の値を用いて、パラメータの適否判断をする（ステップＳ８）。
所定の値の範囲であれば、パラメータ調整完了（ステップ９）となり、実機での加工が続行される。
また、Ｐ１／Ｐ０の値が予め入力しておいた上限又は下限から外れた場合には、パラメータ調整表示が出力される（ステップＳ１０）。
この場合にオペレータがパラメータ調整表示に基づいて、パラメータを調整してもよく（ステップＳ１１）、予め自動調整可能に調整プログラムを制御部に組み込んでおいてもよい。

Claims (2)

  1. 工作機械の駆動系に使用されるサーボモータの制御装置におけるパラメータの調整システムであって、
    トルク制限の下にサーボモータに一定の速度指令を与え、加速度を算出するステップと、
    前記サーボモータのトルクと、前記算出した加速度から負荷側のイナーシャを算出するステップと、
    前記算出したイナーシャから所定のサーボパラメータを算出し、当該サーボパラメータの調整手段を有することを特徴とするパラメータの調整システム。
  2. 前記サーボパラメータの調整手段は、前記にて算出されたサーボパラメータを基準負荷時における基本パラメータと比較するものであることを特徴とする請求項１記載のパラメータの調整システム。
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